As an essential part of electronic products, プリント回路基板 （PCB）は、電子製品の機能を実現する上で重要な役割を果たします。PCB設計のパフォーマンスが電子製品の機能とコストを直接決定するため、PCB設計の重要性がますます高まっています。 優れたPCB設計により、電子製品を多くの問題から守ることができるため、製品をスムーズに製造し、実際のアプリケーションのすべてのニーズを満たすことができます。

PCB設計に寄与するすべての要素の中で、製造設計（DFM）は、PCB設計とPCB製造をリンクして、電子製品のライフサイクル全体で問題を早期に発見し、時間内に解決するため、絶対に不可欠です。 One myth is that the complexity of PCB design will increase as manufacturability of electronics is considered at the PCB design stage. In the design life cycle of electronic products, DFM can not only make electronic products participate in automatic production smoothly, and save labor costs in the manufacturing process, but also effectively shorten the manufacturing time to ensure the timely completion of the final electronic products.

PCBの製造可能性

製造可能性とPCB設計を組み合わせることにより、製造設計は効率的な製造、高品質、低コストにつながる重要な要素です。 The research of PCB manufacturability covers a wide range, usually divided into PCB manufacturing and PCB assembly.

LPCB production

For PCB manufacturing, the following aspects should be considered: PCB size, PCB shape, process edge and Mark point. PCB設計段階でこれらの側面が十分に考慮されていない場合、自動チップラミネート機は、追加の処理手段が講じられない限り、プレハブPCBボードを受け入れることができない可能性があります。 さらに悪いことに、一部のプレートは手動溶接を使用して自動的に作成することができません。 As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

各チップインストーラーには、各インストーラーのパラメーターに応じて異なる独自の望ましいPCBサイズがあります。 たとえば、チップインストーラーは500mm * 450mmの最大PCBサイズと30mm * 30mmの最小PCBサイズを受け入れます。 これは、30mm x 30mm未満のPCBボードコンポーネントを処理できないことを意味するものではなく、より小さなサイズが必要な場合はジグソーボードに頼ることができます。 手動インストールのみに頼ることができ、人件費が上昇し、生産サイクルが制御不能である場合、チップSMTマシンは大きすぎるまたは小さすぎるPCBボードを受け入れることはありません。 Therefore, in the PCB design stage, the PCB size requirements set by automatic installation and manufacturing must be fully considered, and it must be controlled within the effective range.

次の図は、HuaqiuDFMソフトウェアによって完成されたPCBボード設計ドキュメントを示しています。 5×2ボードとして、各正方形のユニットは50mm x20mmの単一ピースです。 The connection between each unit is achieved by V-cut/V-scoring technology. In this image, the entire square is shown with a final size of 100mm by 100mm. 上記の要件によれば、ボードのサイズは許容範囲内であると結論付けることができます。

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. 通常のPCBは、長さと幅の比率が4：3または5：4（最適）の長方形である必要があります。 If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. これを防ぐには、PCBの設計段階で、SMT要件を満たすようにPCBを共通の形状に設計する必要があります。 ただし、これを実際に行うことは困難です。 一部の電子製品の形状を不規則にする必要がある場合は、最終的なPCBを通常の形状にするためにスタンプ穴を使用する必要があります。 組み立てが完了すると、冗長な補助バッフルをPCBから取り外して、自動設置とスペースの要件を満たすことができます。

下の写真は不規則な形状のPCBを示しており、処理エッジはHuaqiuDFMソフトウェアによって追加されています。 The whole circuit board size is 80mm * 52mm, and the square area is the size of the actual PCB. The size of the upper right corner area is 40mm by 20mm, which is the auxiliary craft edge produced by the bridge of the stamp hole.

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3.プロセス側

To meet the requirements of automatic manufacturing, process edges must be placed on the PCB to secure the PCB.

PCB設計段階では、コンポーネントや配線を残さずに、5mm幅のプロセスエッジを事前に取っておかなければなりません。 テクニカルガイドは通常PCBの短辺に配置されますが、アスペクト比が80％を超える場合は短辺を選択できます。 組み立て後、補助的な生産の役割としてプロセスエッジを削除できます。

4. Mark point

For PCBS with components installed, Mark points should be added as a common reference point to ensure that component locations are accurately determined for each assembly device. したがって、マークポイントは自動化された製造に必要なSMT製造ベンチマークです。

Components require 2 Mark points and PCBS require 3 Mark points. These marks should be placed on the edges of the PCB board and cover all SMT components. マークポイントとプレートエッジの間の中心距離は少なくとも5mmである必要があります。 For PCBS with double-sided SMT components, Mark points should be placed on both sides. If the components are too close together to place Mark points on the board, they can be placed on the edge of the process.

LPCB assembly

PCB assembly, or PCBA for short, is actually the process of welding components onto bare boards. 自動製造の要件を満たすために、PCBアセンブリにはアセンブリパッケージとアセンブリレイアウトに関するいくつかの要件があります。

1.コンポーネントのパッケージ

PCBAの設計中に、コンポーネントパッケージが適切な基準を満たしていない場合、およびコンポーネントが近すぎると、自動インストールは行われません。

最高のコンポーネントパッケージを取得するには、プロのEDA設計ソフトウェアを使用して国際的なコンポーネントパッケージ標準に準拠する必要があります。 During PCB design, the aerial view area must not overlap with other areas, and the automatic IC SMT machine will be able to accurately identify and mount the surface.

2. Component layout

コンポーネントのレイアウトは、その性能がPCBの外観と製造プロセスの複雑さに直接関係しているため、PCB設計における重要なタスクです。

コンポーネントのレイアウト中に、SMDおよびTHDコンポーネントのアセンブリ表面を決定する必要があります。 ここでは、PCBの前面をコンポーネントA側、背面をコンポーネントB側として設定します。 The assembly layout should consider the assembly form, including single layer single package assembly, double layer single package assembly, single layer mixed package assembly, Side A mixed package and side B single package assembly and side A THD and side B SMD assembly. 組み立てが異なれば、必要な製造プロセスと技術も異なります。 Therefore, in terms of component layout, the best component layout should be selected to make manufacturing simple and easy, so as to improve the manufacturing efficiency of the whole process.

In addition, consideration must be given to the orientation of component layout, spacing between components, heat dissipation, and component height.

一般に、コンポーネントの向きは一貫している必要があります。 Components are laid out in accordance with the principle of minimum tracking distance, based on which components with polarity markers should have uniform polarity directions, and components without polarity markers should be neatly aligned along the X or Y axis. コンポーネントの高さは最大4mmで、コンポーネントとPCB間の伝送方向は90°である必要があります。

コンポーネントの溶接速度を改善し、その後の検査を容易にするために、コンポーネント間の間隔は一定でなければなりません。 Components in the same network should be close to each other and a safe distance should be left between different networks according to the voltage drop. Silkscreen and pad must not overlap, otherwise components will not be installed.

Due to the actual operating temperature of the PCB and the thermal characteristics of the electrical components, heat dissipation should be considered. コンポーネントのレイアウトは、熱放散に焦点を当てる必要があります。 必要に応じて、ファンまたはヒートシンクを使用してください。 電力コンポーネントには適切なラジエーターを選択し、熱に弱いコンポーネントは熱から離して配置する必要があります。 The high component should be placed after the low component.

More details should be focused on PCB DFM, and experience should be accumulated in practice. たとえば、高速信号PCBの設計要件には特別なインピーダンス要件があり、実際の製造前にボードの製造元と話し合って、インピーダンスとレイヤリングの情報を決定する必要があります。 高密度配線の小型PCBボードでの生産に備えるために、これらのPCBSの円滑な生産を確保するために、最小配線幅とスルーホール直径の製造能力についてPCBメーカーと話し合う必要があります。